(57)【要約】【課題】モータ及びそれを有する洗濯機を提供する。【解決手段】本発明のモータ（２００）は、固定子（２５０）と固定子に対して回転される回転子（２２０）とを備え、回転子の骨組である回転子フレーム（２２１）と、回転子フレームに設けられ、Ｎ極とＳ極とが交互着磁された永久磁石（２４０）と、永久磁石の極の間に配置され、永久磁石より弱磁性体である物質からなる突極部（２３２）が形成された突極コア（２３０）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子に対して回転される回転子とを備えるモータにおいて、
前記回転子の骨組である回転子フレームと、
前記回転子フレームに設けられ、Ｎ極とＳ極とが交互着磁された永久磁石と、
前記永久磁石の極の間に配置され、前記永久磁石より弱磁性体である物質からなる突極部が形成された突極コアと、を備えるモータ。
【請求項２】
前記突極コアの保磁力が、２００ｋＡ／ｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記突極コアと前記永久磁石との比が、１／１７〜６／１２，２／１６〜５／１３及び３／１５〜４／１４のうちのいずれかの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項４】
前記突極コアが、リング状に一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項５】
前記突極部が、前記回転子フレームの開放面に向かって設けられ、前記永久磁石には、前記回転子フレームの開放面に向かって設けられた突極部と噛み合うように形成された永久磁石突極部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項６】
前記突極部が、前記回転子フレームの底面に向かって設けられ、前記永久磁石には、前記回転子フレームの底面に向かって設けられた突極部と噛み合うようにされた永久磁石突極部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項７】
前記永久磁石が、希土類系強磁性体物質からなり、所定長さを有する長い帯状をなすことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項８】
前記永久磁石が、ハルバッハ（ｈａｌｂａｃｈ）着磁されたことを特徴とする請求項７に記載のモータ。
【請求項９】
前記回転子フレームには、前記突極コアと前記永久磁石との組み立てのための嵌め込み孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、さらに詳細には、モータ及びそれを有する洗濯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、電気エネルギーを機械エネルギーに転換する機械であって、電動機とも呼ばれる。モータは、電磁誘導現象を応用したものである。殆どのモータは、回転運動の動力を作るが、直線運動の形態にすることもある。電動機は、電源の種別により、直流電動機と交流電動機とに分類される。
【０００３】
洗濯機は、主に上記のようなモータを主動力とし、洗剤と水の適用を利用して衣服に付いている汚染を無くすために、洗濯、洗いおとし及び脱水の過程を行う装置である。このような洗濯機の構成要素には、動力装置であるモータ、洗濯物にエネルギーを伝達する機械部、洗濯過程を調整する制御部、そして水を入れる給水装置、水を排水する排水装置からなる。現在、用いられている洗濯機は、大きく、ドラム式、攪拌式及び渦巻き式の３種類に分類される。
【０００４】
上記のようなモータは、負荷条件により、永久磁石による磁石と一定位相角分の差が発生するように電流を印加することによって、フレミングの左手の法則によりモータに回転力が発生する。特に、洗濯時には、最大トルクを発生するために、各相の逆起電力と同相となるように、各相の電流を制御し、脱水時は、高速運転のために、逆起電力より先立つ電流を投入して運転する。
【０００５】
従来では、多量の永久磁石がモータに用いられた。永久磁石は、重量当たり材料費の高い高価の材料であって、これによってモータの製造費用が増大するという短所がある。
【０００６】
また、従来のモータに用いられる回転子フレームは、薄い鋼板をプレス加工したものであって、剛性が弱く、かつ直径が大きいことから同心度及び真円度が低下する。したがって、モータが動作する際に、振動及び騷音が発生するという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、モータの性能が改善し、かつ永久磁石の利用量が減少した構造を有するモータ及びそれを有する洗濯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明に係るモータによれば、固定子と、該固定子に対して回転される回転子とを備えるモータにおいて、回転子の骨組である回転子フレームと、回転子フレームに設けられ、Ｎ極とＳ極とが交互着磁された永久磁石と、永久磁石の極の間に配置され、永久磁石より弱磁性体である物質からなる突極部が形成された突極コアと、を備える。
【０００９】
また、本発明に係る洗濯機によれば、ケーシングと、ケーシング内に設けられて、洗濯水が収容されるタブと、タブ内に設けられて、洗濯物が収容されるドラムと、Ｎ極とＳ極とが交互着磁された永久磁石と、永久磁石の極の間に配置され、永久磁石より弱磁性体である物質からなる突極部が形成された突極コアを備える回転子と、回転子と連係してドラムに対する回転力を発生させる固定子とを備えるモータを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るモータ及びそれを有する洗濯機によれば、回転子フレームに突極部を有する突極コアが設けられ、永久磁石突極部を有する永久磁石がそれに嵌め込まれることによって、モータの性能が維持及び改善し、かつ永久磁石の使用量が減少できる。したがって、モータの製造費用が減少できるという効果がある。
【００１１】
また、モータ及びそれを有する洗濯機によれば、突極コアが補強されて回転子フレームの剛性が増大する。したがって、モータの同心度及び真円度が改善し、モータが動作する際に、振動及び騷音が低減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に係る洗濯機を示す垂直断面図である。
同図に示すように、ドラム洗濯機の本体１００は、上板プレート１０１と下板プレート１０２にキャビネット１０３が固定されて、内部に空間が形成されるように設けられ、空間には、モータ２００とドラム１４０のような洗濯物を洗濯する直接的な装置が内設される。モータ２００は、電源部から印加される電流により、駆動軸２１０を回転させるようになる。駆動軸２１０は、タブ１６０を貫通してドラム１４０の後面に固定されて回転され、ドラム１４０は、駆動軸２１０が固定された他方に、すなわち、本体に形成されたドア１１４側に開口された形状を有する。また、ドラム１４０をタブ１６０が取り囲むが、タブ１６０に集水される洗浄水が漏水しないように、気密を維持するようになる。このようなタブ１６０の外部にモータ２００が設けられ、モータ２００から伸びた駆動軸２１０がドラムに固定されるように、タブ１６０を貫通して設置するようになる。
【００１３】
一方、本体１００内に内設され、送風ダクト１３０と一方が連通するタブ１６０は、略円筒状を有し、正面は開放され、後方は駆動軸２１０が貫通される構造を有する。また、タブ１６０は、洗濯時に洗濯水が集水されなければならないため、気密を維持するようになる。ここで、ドラム１４０は、タブ１６０の内部に位置し、ドラム１４０は、モータ２００から伸びる駆動軸２１０に固定されて、回転可能に設けられる。また、ドラム１４０には、複数の筒孔１４１が形成されるが、筒孔１４１は、タブ１６０にドラム１４０が設けられて、給水口１２５から洗濯水が供給されてドラム１６０の一定部位まで給水されるためのものである。また、筒孔１４１により、洗濯行程後の脱水時に回転されるドラム１４０から洗濯水がスムーズに排水されるためのものである。また、乾燥の際、送風ダクト１３０から供給される熱気がタブ１６０に流入すれば、ドラム１４０に形成された筒孔１４１を経て洗濯物を乾燥させるようになる。
【００１４】
タブ１６０の一方には、送風ダクト１３０と連通するが、送風ダクト１３０は、大きく風をタブ１６０側に供給するための送風ファン１３２が設けられ、送風ファン１３２から発生した風に熱を加えて送風口１３５に供給するためのヒーター１３１が設けられる。
タブ１６０の一方に形成された送風口１３５の他方には、排気ダクト１７０が形成される。排気ダクト１７０は、送風ダクト１３０からタブ１６０に供給された熱気が洗濯機の外部に排気するためのものであって、排気ダクト１７０は、洗濯機の外部に伸びる。
【００１５】
そして、給水配管１８０に沿って洗剤投入箱１２０が設けられるが、洗剤投入箱１２０は、洗濯機の前面の上板プレート１０１の下部に位置し、洗剤投入箱１２０は、一方が開口された箱であって、着脱可能な構造を有する。洗剤投入箱１２０は、他方に冷水／温水が供給される給水配管１８０と結合し、給水配管１８０から冷水／温水が流入して、洗剤及び繊維柔軟剤と混合されてタブ１６０に供給される給水口１２５と連結する。
【００１６】
図２は、本発明に係るモータを示す分解斜視図である。
同図に示すように、モータ２００は、回転子２２０と、固定子２５０とを備える。回転子２２０には、突極コア２３０が設けられ、突極コア２３０には、永久磁石２４０が嵌め込まれる。
【００１７】
固定子２５０は、固定子フレーム２５１を備える。固定子フレーム２５１には、固定子固定ホール２５２が形成されて、別途の固定部材が挿入される。すると、固定子フレーム２５１がタブ１６０に固定される。固定子フレーム２５１の信頼性のある固定のために、固定子固定ホール２５２は、複数のものが形成され、互いに等間隔であることが好ましい。固定子フレーム２５１の外周面には、複数の被巻取部２５３が所定長さに突出される。被巻取部２５３は、コイル２５４が巻かれた部分である。モータ２００に電源が印加されると、コイル２５４に通電し、被巻取部２５３が電磁石となる。すると、被巻取部２５３と永久磁石２４０との間に引力／反力が発生して、回転子２２０の回転力が発生する。一方、図面上の参照番号２５５は、ホールセンサである。ホールセンサ２５５は、回転子２２０の位置及び速度を感知する。
【００１８】
回転子２２０は、回転子フレーム２２１を備える。回転子フレーム２２１は、所定の直径を有し、一方が開放された円筒状をなす。回転子フレーム２２１の中心部には、駆動軸貫通ホール２２２が形成される。駆動軸貫通ホール２２２は、駆動軸２１０が貫通する部分である。上記のように、駆動軸２１０が駆動軸貫通ホール２２２に貫通すれば、駆動軸２１０は、回転子フレーム２２１に固定される。すると、回転子２２０が回転する際、回転力２１０が共に回転されて、モータ２００の回転力をドラム１４０に伝達する。回転子フレーム２２１の底面には、複数の放熱フィン２２３と、それと隣接した放熱ホール２２４が形成される。回転子２２０が回転すれば、放熱フィン２２３は、乱流を発生させ、放熱ホール２２４に空気が流動して、モータ２００内の熱気が外部に排出されることができる。
【００１９】
回転子フレーム２２１の内周面には、突極コア２３０が設けられる。突極コア２３０は、回転子フレーム２２１に圧入または溶接により固着されることができる。突極コア２３０は、所定直径を有する本体２３１を備える。本体２３１は、所定直径を有するリング状に一体をなす。本体２３１には、複数の突極部２３２が所定長に突出する。突極部２３２の間は、突極部ホール２３３と定義できる。均一した極性の配置のために、突極部２３２及び突極部ホール２３３は、同じ大きさに均一に配置されることが好ましい。突極部２３２は、永久磁石２４０の極の間に配置され、永久磁石２４０より弱磁性体である物質からなる。突極コア２３０は、保磁力が２００ｋＡ／ｍ以下である磁性体からなる。突極コア２３０は、モータ２００の動作の際に、リラクタンストルク（ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｔｏｒｑｕｅ）を発生させる。
【００２０】
突極コア２３０には、永久磁石２４０が嵌め込まれる。永久磁石２４０には、Ｎ極とＳ極とが交互着磁される。永久磁石２４０は、本体２４１を備える。本体２４１は、突極コア２３０の本体２３１と同じ直径を有するリング状に一体をなす。本体２４１には、複数の永久磁石突極部２４２が所定長さに突出する。永久磁石突極部２４２の間は、永久磁石突極部ホール２４３と定義できる。永久磁石２４０は、高磁力の希土類系強磁性体物質からなる。詳細に、永久磁石２４０は、希土類系強磁性体物質及びゴムまたはプラスチックが混合された材質からなる。すると、永久磁石２４０は、所定磁力を維持し、かつ柔軟性を有することができる。したがって、永久磁石２４０は、長い帯状に製造でき、上記のように所定直径を有する形状に容易に変形され得る。永久磁石突極部２４２の個数は、モータ２００の極の数を決定する。永久磁石２４０は、回転子フレーム２２０の内側面に粘着される後、半径方向に着磁され得る。着磁された永久磁石２４０は、磁束を発生させる。すなわち、永久磁石２４０は、モータ２００の回転力発生のための磁束成分を形成する。一方、図面上の参照番号２２５は、嵌め込み孔である。嵌め込み孔２２５は、回転子フレーム２２０の底面に形成されたものであって、突極コア２３０と永久磁石２４０との容易な組み立てのためのものである。
【００２１】
ここで、突極コア２３０と永久磁石２４０との比は、１／１７〜６／１２，２／１６〜５／１３及び３／１５〜４／１４のうちのいずれかの範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
図３は、本発明に係るモータに採用される回転子を示す斜視図であり、図４は、図３に示すＩ−Ｉ´断面図である。
図３及び図４に示すように、回転子２２０は、円筒状の回転子フレーム２２１を備える。回転子フレーム２２１は、一方が開放された形状をなす。回転子フレーム２２１には、突極コア２３０及び永久磁石２４０が設けられる。突極コア２３０には、突極部２３２及び突極部ホール２３３が形成され、永久磁石２４０には、永久磁石突極部２４２及び永久磁石突極部ホール２４３が形成される。上記のように形成された突極コア２３０及び永久磁石２４０は、互いに噛み合うように設けられる。
【００２３】
本実施の形態において、突極部２３２は、回転子フレーム２２１の開放面に向かって設けられる。そして、永久磁石突極部２４２は、永久磁石２４０の下部に下方に形成され、突極部２３２と噛み合う。上記のように形成されれば、永久磁石２４０の間、詳細には、永久磁石突極部２４２の間に弱磁性体である突極コア２３０、詳細には、突極部２３２が配置される。すると、前記のような配置においてリラクタンストルクが利用されることができることから、モータ２００の性能が維持及び改善され、かつ永久磁石２４０の使用量が減少できる。したがって、モータ２００の製造費用が減少できる。また、突極コア２３０が補強されて、回転子フレーム２２１の剛性が増大する。したがって、モータ２００の同心度及び真円度が改善されて、モータ２００の動作時の振動及び騷音が低減できる。
【００２４】
上記とは逆に、突極部２３２を、回転子フレーム２２１の底面に向かって設け、永久磁石突極部２４２を、永久磁石２４０の上部に上方に向けて形成することもできる。
【００２５】
図５は、本発明での回転子に設けられる前の永久磁石を示す斜視図である。
同図に示すように、永久磁石２４０は、本体２４１を備える。本体２４１では、永久磁石突極部２４２が所定長さに規則的に突出する。上記のように形成されれば、永久磁石２４０の使用量が減少し、モータ２００の製造費用が減少できる。
【００２６】
永久磁石２４０は、希土類系強磁性体物質からなる。すると、永久磁石２４０は、ゴムなどの物質と混合されて製造され得る。したがって、永久磁石２４０は、所望の磁力を有し、かつ、柔軟性を有するように製造できる。本実施の形態において、永久磁石２４０は、所定長さに形成された長い帯状に製造され、所定直径を有する円状に巻かれることができる。一方、永久磁石２４０は、ハルバッハ（ｈａｌｂａｃｈ）着磁され得る。
【００２７】
以下では、モータ２００の動作について簡単に説明する。
まず、永久磁石２４０により界磁磁束が発生する。そして、磁束の位相に対して、電気角で９０度先立つ逆起電力がコイル２５４に誘起される。一方、固定子２５０に設けられたホールセンサ２５５により、回転子２２０の位置及び速度が感知される。
【００２８】
負荷条件に応じる磁束と一定位相角分の差が発生する電流が印加されることにより、フレミングの左手の法則により、回転子２２０が回転する。すると、モータ２００に回転力が発生する。
【００２９】
特に、モータ２００が採用された洗濯機１００は、洗濯時に最大トルク発生のために、各相の逆起電力より一定角度分先立つように、各相の電流が進相制御される。そして、脱水の際には、高速運転のために、逆起電力に対する電流の位相角が洗濯の際よりさらに大きい進み角で運転される。
【００３０】
上記のように構成される本発明に係るモータ及びそれを有する洗濯機によれば、回転子フレームに突極部を有する突極コアが設けられ、永久磁石突極部を有する永久磁石がそれに嵌め込まれることによって、モータの性能が維持及び改善し、かつ永久磁石の使用量が減少できる。したがって、モータの製造費用が減少できるという効果がある。
【００３１】
また、モータ及びそれを有する洗濯機によれば、突極コアが補強されて回転子フレームの剛性が増大する。したがって、モータの同心度及び真円度が改善し、モータが動作する際に、振動及び騷音が低減できるという効果がある。
【００３２】
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る洗濯機を示す垂直断面図である。
【図２】本発明に係るモータを示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係るモータに採用される回転子を示す斜視図である。
【図４】図３に示すＩ−Ｉ´断面図である。
【図５】本発明での回転子に設けられる前の永久磁石を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００    本体
１０１    上板プレート
１０２    下板プレート
１０３    キャビネット
１１４    ドア
１２０    洗剤投入箱
１２５    給水口
１３０    送風ダクト
１３２    送風ファン
１４０    ドラム
１６０    タブ
１８０    給水配管
２００    モータ
２１０    駆動軸
２２０    回転子
２２１    回転子フレーム
２３０    突極コア
２３２    突極部
２４０    永久磁石
２５０    固定子
【図１】
2007082396.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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